第1篇历史 1
第1章孟德尔学派的世界观 5
第2章核酸承载遗传信息 22
第2篇大分子的结构和研究 47
第3章弱化学键和强化学键的重要性 52
第4章 DNA的结构 79
第5章 RNA的结构和多功能性 109
第6章蛋白质的结构 125
第7章分子生物学技术 151
第3篇基因组的维持 197
第8章基因组结构、染色体和核小体 202
第9章 DNA的复制 261
第10章 DNA的突变和修复 324
第11章分子水平上的同源重组 354
第12章位点特异性重组和DNA转座 391
第4篇基因组的表达 441
第13章转录机制 446
第14章 RNA剪接 486
第15章翻译 530
第16章遗传密码 597
第17章生命起源及早期进化 618
第5篇调控 635
第18章原核生物的转录调控 641
第19章真核生物的转录调控 686
第20章调控RNA 734
第21章发育和进化的基因调控 769
第22章系统生物学 816
第6篇附录 835
附录1 模式生物 838
附录2 答案 873
索引

精彩书摘

　　第一篇历史
　　本篇概要
　　●第1章孟德尔学派的世界观
　　●第2章核酸承载遗传信息
　　与本书其他章节不同，组成第１篇的两个章节所包含的内容与以前的版本相比基本上没有太大的变动。我们仍然保留这些章节，因为这一部分内容同过去一样特别重要。具体来说，第１章和第２章主要对遗传学及其分子基础的形成做一历史性的回顾，介绍关键的思路和实验。
　　第１章着重介绍遗传学历史上的奠基性事件，我们将详细讨论从发现遗传学基本规律的著名孟德尔豌豆实验，到Garrod的“一个基因一个酶”假说。第２章介绍了其后分子生物学的革命性事件，这一革命始于Avery发现DNA是遗传物质，继而Watson和Crick 提出DNA双螺旋模型，以及破译遗传密码以及“中心法则”（DNA通过生成RNA而生成蛋白质）。这一章的结尾讨论了许多生物体在全基因组测序方面的最新进展，以及测序对现代生物学的影响。
　　冷泉港实验室档案馆中的照片
　　第1章孟德尔学派的世界观
　　人类在所有的生物中是独一无二的，这很容易理解。人类已经独自建立了复杂的语言系统，能够进行有意义的、复杂的思维和情感交流，并且建立了伟大的文明进而改变了这个世界，这对其他的生命形式是不可思议的。所以，我们总是想当然地认为人类与其他物种相比，肯定有某种特殊性。这种观点在许多宗教形式中都有清晰的体现，通过这些宗教我们试图解释生命的起源以及我们存在的理由，进而尝试创造一种可操作的、用来规范我们生活的条律。在一个多世纪以前，人们很自然地认为，就像每个人的生命有特定的起始和终结时间一样，整个人类及其他所有生命形式应该也是在一个特定时刻被创造出来的。
　　150年以前，当达尔文（Charles Darwin)和华莱士（ Alfred R. Wallace)基于适者生存的观点提出了演化理论时，这种“创世论”的观点才第一次受到了真正的质疑。他们认为，各种形式的生命不是恒定不变的，而是持续地产生一些略有不同的动植物，其中的一些因为适应环境而存活下来，并且产生更多的后代。在演化论提出的时代，他们还不知道这些持续发生的变异的起因，但是他们确实正确地意识到，如果这些变化要想成为演化的基础，由此所获得的新特征一定要在后代中保持下去。
　　最初，达尔文受到了猛烈的抨击，主要是来自那些不愿意相信人类与丑陋的猿类可能有共同祖先的人们，哪怕这些祖先是生活在一千万年以前。也有一些反对者是生物学家，他们认为达尔文的证据不能令人信服。其中一位是著名的自然学家Jean L. Agassiz，当时在哈佛大学花了多年的时间写文章反对达尔文和他的伙伴赫胥黎（Thomas L. Huxley)，赫胥黎是当时最有影响的演化论的推行者。到19世纪末期，科学上的争论已经基本结束了。如今动植物的地理分布及其在化石记录中的选择性出现（selective occurrence)只能有一种解释，那就是连续演化的生物来自共同的祖先。今天，演化论已经被普遍接受，当然除了极少数原教旨主义者（fimdamentalist)，他们拒绝的理由不是基于理智，而是来自宗教的教义。
　　根据达尔文的理论，我们可以立即推论，40亿年以前存在于地球上的生命是一种简单的形式，也许就像我们今天所知的最简单的生命形式——细菌，存在这样小的细菌也告诉我们生命状态的实质是在很小的生物中建立的。演化理论还认为生命的基本原理适用于所有的生命形式。
　　孟德尔的发现
　　孟德尔（Gregor Mendel)的实验研究是不同豌豆品系间进行育种实验(遗传杂交)的结果，这些豌豆品系间具有不同的、界定明确的特征，如种子的形状（圆滑或皱缩)、颜色（黄色或绿色)、豆荚的形状（饱满或皱缩）及茎秆的长度（高秆或矮秆）等。他集中研究了界定明确的特征间的差异，这一点非常重要。以前许多育种家曾尝试研究整体性状的遗传，如植株总重，但是没能发现任何亲本和子代间性状传递的简单的规律(框1-1)。
　　框1-1孟德尔定律
　　具有从一代细胞向下一代细胞传递可遗传的性状的能力，是生命细胞最重要的特征。人类早已注意到遗传的存在，他们观察到许多性状，如眼睛或头发的颜色，可以由父母传递给孩子。但是，直到20世纪的前几年，遗传的物理学基础并不清楚，遗传的染色体理论就是在那个富于创造性的时期建立的。
　　1860年，人们已经知道遗传物质可以通过精子和卵子传递。1868年Ernst Haeckel注意到精子主要由核物质组成，所以推测核是负责遗传的。此后，大约又花了20年的时间才确定了染色体是活性因子，因为有丝分裂、减数分裂和受精等细节是首先需要研究清楚的。当这些工作都完成后，可以看出，不像其他的细胞组分，染色体在子代细胞中是完全等量均分的。而且，很容易理解形成单倍体的减数分裂过程使精子和卵子染色体数目减小，这对保证后代染色体数目的恒定来说是必需的。但是这些事实仅仅提示染色体可能携带遗传物质。
　　随着遗传基本规律的发现，在世纪交替之际获得了证据。1865年，孟德尔在他送给位于Bmo的自然科学学会的文章“植物杂交实验”中首次提出相关的概念。在他所展示的数据中，孟德尔详细地描述了豌豆性状的传递模式（我们将在下文详细介绍）、他关于遗传原理的结论、以及与有争议的演化论的关系等。尽管孟德尔早期做过一些努力，试图引起当时主流生物学家的兴趣，但并没有得到科学界的认可，他的观点完全被忽视了。1900年，孟德尔去世后16年，三位独立工作于不同系统的植物育种家验证了被遗忘的、具有重要意义的孟德尔的工作。Hugo DeVries、Karl Correns和Erich Tschermak从事的是与孟德尔相关的工作，在不知道孟德尔工作的情况下分别获得了相似的结论。
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